(57)【要約】【課題】基板上の異物及び欠陥（ピンホール）、異物の高さ、欠陥の深さを効率的に検出することが可能な異物及び欠陥検査装置を提供すること。【解決手段】１）光軸を角度θ傾けた入射光２０１を基板に照射し、基板１０５面で反射される点（Ｐ）で、反射光の光軸に垂直な、下記ピンホールに対応した共焦点面２０４に入射光の焦点を合わせる光源１０１、２）反射光を集光する、反射光の光軸上に配置された共焦点の光学系を有する対物レンズ１０２、３）基板面で反射される点（Ｐ）と共役な位置のピンホール１０３、４）ピンホールを通過した反射光を検出する光学検出素子１０４、５）光軸を角度θ傾けたｘ軸方向へ基板をスキャンする機構を具備すること。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に付着した異物及び欠陥の検出を行う検査装置において、
１）基板の法線に対し、光軸を角度θ（０°＜θ＜２０°）傾けた入射光を基板に照射する光源であって、入射光が基板面で反射される点（Ｐ）で、反射光の光軸に垂直な、下記ピンホールに対応した共焦点面に入射光の焦点を合わせる光源、
２）基板面からの反射光を集光する、該反射光の光軸上に配置された共焦点の光学系を有する対物レンズ、
３）入射光が基板面で反射される点（Ｐ）と、光学的に共役な位置に配置されたピンホール、
４）該ピンホールを通過した反射光を検出する、反射光の光軸に垂直な光学検出素子、
５）上記基板の法線に対し、光軸を角度θ（０°＜θ＜２０°）傾けた方向をｘ軸方向とし、ｘ軸方向へ基板を移動又は入射光をスキャンさせる機構、
を具備することを特徴とする異物及び欠陥検査装置。
【請求項２】
前記入射光が基板面で反射される点（Ｐ）を通るｘ軸方向の軸をｘ軸とし、点（Ｐ）で基板面上をｘ軸と直交する軸をｙ軸とした際に、
１）光学検出素子の検出面にてｙ軸方向に線状に現れる検出光のピーク（ｐｋ１）を、点（Ｐ）に位置する基板面上の位置と認知し、
２）該検出面のｘ軸方向にて点状に現れる検出光のピーク（ｐｋ２）を、異物又は欠陥と認知し、
３）基板の移動又は入射光のスキャンによって、異物又は欠陥からの反射光による検出光のピーク（ｐｋ２）がデフォーカスの黒点へと変化して、黒点が上記検出光のピーク（ｐｋ１）中に重なった位置をもって、異物又は欠陥の基板面上の位置と認知し、
４）上記検出光のピーク（ｐｋ２）が検出面の入射光側にある場合には、異物又は欠陥を異物と識別し、また、検出面の反射光側にある場合には、異物又は欠陥を欠陥と識別し、異物及び欠陥の基板面上の位置を算出する手段を具備することを特徴とする請求項１記載の異物及び欠陥検査装置。
【請求項３】
前記入射光が基板面で反射される点（Ｐ）を通るｘ軸方向の軸をｘ軸とし、点（Ｐ）で基板面上をｘ軸と直交する軸をｙ軸とした際に、
１）光学検出素子の検出面にてｙ軸方向に線状に現れる検出光のピーク（ｐｋ１）を、点（Ｐ）に位置する基板面上の位置（Ｑ）と認知し、
２）該検出面のｘ軸方向にて点状に現れる検出光のピーク（ｐｋ２）を、異物又は欠陥の位置（Ｒ）と認知し、
３）検出面での検出光のピーク（ｐｋ１）の位置と検出光のピーク（ｐｋ２）の位置の差（Ｌ）を求め、
４）下記に表される数式（１）により、基板面上の位置（Ｑ）と異物又は欠陥の位置（Ｒ’）の差（Ｍ）を算出し、差（Ｍ）をもって、基板面上の位置（Ｑ）から異物又は欠陥の基板面上の位置（Ｒ’）までの距離と認知し、
５）上記検出光のピーク（ｐｋ２）が検出面の入射光側にある場合には、異物又は欠陥を異物と識別し、また、検出面の反射光側にある場合には、異物又は欠陥を欠陥と識別し、異物及び欠陥の基板面上の位置を算出する手段を具備することを特徴とする請求項１記載の異物及び欠陥検査装置。
Ｍ＝Ｌ・ｃｏｓθ        ・・・・・・・・・（１）
【請求項４】
前記入射光が基板面で反射される点（Ｐ）を通るｘ軸方向の軸をｘ軸とし、点（Ｐ）で基板面上をｘ軸と直交する軸をｙ軸とした際に、
１）光学検出素子の検出面にてｙ軸方向に線状に現れる検出光のピーク（ｐｋ１）を、点（Ｐ）に位置する基板面上の位置（Ｑ）と認知し、
２）該検出面のｘ軸方向にて点状に現れる検出光のピーク（ｐｋ２）を、異物又は欠陥の位置（Ｒ）と認知し、
３）検出面での検出光のピーク（ｐｋ１）の位置と検出光のピーク（ｐｋ２）の位置の差（Ｌ）を求め、
４）下記に表される数式（２）により、基板面と異物又は欠陥上面の高さの差（Ｈ）を算出し、
５）上記検出光のピーク（ｐｋ２）が検出面の入射光側にある場合には、異物又は欠陥を異物と識別し、高さの差（Ｈ）に＋符号を与えて異物の高さと認知し、また、検出面の反射光側にある場合には、異物又は欠陥を欠陥と識別し、高さの差（Ｈ）に−符号を与えて欠陥の深さと認知し、
異物の基板面上の高さ、及び欠陥の基板面上の深さを算出する手段を具備することを特徴とする請求項１、請求項２、又は請求項３記載の異物及び欠陥検査装置。
Ｈ＝Ｌ・ｓｉｎθ        ・・・・・・・・・（２）
【請求項５】
前記異物及び欠陥の検出数、前記数式（２）により算出された高さ／深さの値が、予め設定された判定式を満たすか否かを判定する手段を具備することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の異物及び欠陥検査装置。
【請求項６】
前記基板を移動又は入射光をスキャンし、基板と入射光との相対位置が順次更新される際に、光学検出素子の検出面のｘ軸方向にて点状に現れる検出光のピーク（ｐｋ２）の位置と強度が、ある周期をもって規則的に変化をする場合、該変化をもって基板の正規のパターンであると判定する手段を具備することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の異物及び欠陥検査装置。
【請求項７】
前記基板を移動又は入射光をスキャンし、基板と入射光との相対位置が順次更新される際に、光学検出素子の検出面にてｙ軸方向に線状に現れる検出光のピーク（ｐｋ１）が、上記基板の移動又は入射光のスキャンに連動して検出面をｘ軸方向にシフトする場合、該シフトをもって基板面のうねりであると判定する手段を具備することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の異物及び欠陥検査装置。
【請求項８】
前記検出光のピーク（ｐｋ１）が、基板の移動又は入射光のスキャンに連動して検出面をｘ軸方向にシフトしたシフト距離（Ｌ’）を求め、
１）下記に表される数式（３）により、基板面のうねりの高さ（Ｈ’）を算出し、
２）検出光のピーク（ｐｋ１）のシフトが検出面の入射光側である場合には、うねりの方向は基板面の上方方向であると識別し、検出光のピーク（ｐｋ１）がシフトを開始する前の前記数式（２）により算出された異物の高さの値に、高さ（Ｈ’）の減算補正を行い、基板の基準面からの正しい異物の高さを算出し、
検出光のピーク（ｐｋ１）のシフトが検出面の反射光側である場合には、うねりの方向は基板面の下方方向であると識別し、検出光のピーク（ｐｋ１）がシフトを開始する前の前記数式（２）により算出された異物の高さの値に、高さ（Ｈ’）の加算補正を行い、基板の基準面からの異物の正しい高さを算出する手段を具備することを特徴とする請求項７記載の異物及び欠陥検査装置。
Ｈ’＝Ｌ’・ｓｉｎθ        ・・・・・・・・・（３）
【請求項９】
前記入射光がレーザ光であることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の異物及び欠陥検査装置。
【請求項１０】
前記レーザ光を視野内でスキャンさせることを特徴とする請求項９記載の異物及び欠陥検査装置。
【請求項１１】
前記基板を移動又は入射光をスキャンし、基板と入射光との相対位置が順次更新される際に、光学検出素子の検出面にはｙ軸方向に線状に現れる検出光のピーク（ｐｋ１）のみが現れ、且つ異物又は欠陥のデフォーカスの黒点が検出光のピーク（ｐｋ１）中に重なった場合、
１）検出光のピーク（ｐｋ１）中への黒点の重なりが入射光側からであれば、異物又は欠陥は異物と識別し、また、検出光のピーク（ｐｋ１）中への黒点の重なりが反射光側からであれば、異物又は欠陥は欠陥と識別し、
２）検出面での検出光のピーク（ｐｋ１）の位置から、入射光側のｘ軸方向の検出面端（視野端）までの距離（Ｌ’’）を求め、又は、検出面での検出光のピーク（ｐｋ１）の位置から、反射光側のｘ軸方向の検出面端（視野端）までの距離（Ｌ’’’）を求め、
３）下記に表される数式（４）又は数式（５）により、高さ（Ｈ’’）又は深さ（Ｈ’’’）を算出し、
４）異物の高さは高さ（Ｈ’’）よりも高い、又は、欠陥の深さは深さ（Ｈ’’’）よりも深いと認知する手段を具備することを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の異物及び欠陥検査装置。
Ｈ’’＝Ｌ’’・ｓｉｎθ        ・・・・・・・・・（４）
Ｈ’’’＝Ｌ’’’・ｓｉｎθ        ・・・・・・・（５）
【請求項１２】
前記基板を取り替えて別な基板の検査を行う際、スキャン前に、ステージ上の別な基板面と共焦点面との交点を光学検出素子の検出面で認知し、該交点の検出面での位置を検出面の予め設定された基準位置に合わせる、検出光学系と基板との距離の調節機構を具備することを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の異物及び欠陥検査装置。
【請求項１３】
前記基板を移動又は入射光をスキャンする際に、光学検出素子の検出面にてｙ軸方向に線状に現れる検出光のピーク（ｐｋ１）のｘ軸方向の位置が、予め設定された位置範囲を越えて変位している場合には、該変位を予め設定された位置範囲内に戻す、検出光学系と基板との距離の調節機構を具備することを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載の異物及び欠陥検査装置。
【請求項１４】
前記基板を移動又は入射光をスキャンする際に、基板面の高さが、基板を移動又は入射光をスキャンする方向と垂直な方向で急激に変化する箇所がある場合には、該箇所を予め設定しておくことにより、該箇所毎に基板の移動又は入射光のスキャンを中断し、光学検出素子の検出面にてｙ軸方向に線状に現れる検出光のピーク（ｐｋ１）の検出面での位置を検出面の予め設定された基準位置に合わせ、基板の移動又は入射光のスキャンを再開する検出光学系と基板との距離の調節機構を具備することを特徴とする請求項１〜請求項１３のいずれか１項に記載の異物及び欠陥検査装置。
【請求項１５】
前記基板を移動又は入射光をスキャンする際に、基板面の高さが、基板を移動又は入射光をスキャンする方向と平行な方向で急激に変化する箇所がある場合には、該箇所を予め設定しておくことにより、該箇所毎に基板の移動又は入射光のスキャンを中断し、光学検出素子の検出面にてｙ軸方向に線状に現れる検出光のピーク（ｐｋ１）の検出面での位置を検出面の予め設定された基準位置に合わせ、基板の移動又は入射光のスキャンを再開する検出光学系と基板との距離の調節機構を具備することを特徴とする請求項１〜請求項１４のいずれか１項に記載の異物及び欠陥検査装置。
【請求項１６】
前記基板の任意の箇所を非検査領域として設定する手段を具備することを特徴とする請求項１〜請求項１５のいずれか１項に記載の異物及び欠陥検査装置。
【請求項１７】
前記基板がフラットパネルディスプレイ用の基板であることを特徴とする請求項１〜請
求項１６のいずれか１項に記載の異物及び欠陥検査装置。
【請求項１８】
前記基板がカラーフィルタ基板であることを特徴とする請求項１〜請求項１７のいずれか１項に記載の異物及び欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異物及び欠陥の検査装置に関するものであり、特に、フルカラー有機ＥＬディスプレイや液晶ディスプレイに用いられるカラーフィルタ基板上の異物や欠陥（ピンホール）を検査する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、電子注入電極をなす陰極と正孔注入電極をなす陽極との間に蛍光性有機化合物を含む薄膜の有機層を挟んだ構造を有し、有機層に電子及び正孔を注入して再結合させることにより励起子を生成させ、この励起子が基底状態に戻る際の光の放出（蛍光・燐光）を利用して表示を行う表示素子である。
有機ＥＬ素子を利用してフルカラー有機ＥＬディスプレイを作成するにはいくつかの方法があるが、そのフルカラー化方式には以下のようなものが知られている。
【０００３】
赤、緑、青の三色を発光する３種類のＥＬ素子を画素に合わせてパターニングする方式は、発光した光がそのまま利用できるため効率が高い。しかし、ＥＬを塗り分ける工程が複雑でメタルマスクによる蒸着を行うため画面サイズの大型化が難しく、また、各色の寿命を揃える必要があるという問題がある。
【０００４】
青色の光を放つＥＬ素子を画面全体にベタで作成して、赤と緑の画素には青の光を吸収してそれぞれ赤と緑の蛍光を発する色変換層が画素に合わせてパターニングされた層によりフルカラー化を行う方式は、一色の光を他の光に変換するので光の利用効率が良く、ＥＬ素子の方は複雑な塗り分けの必要がない。
しかし、この方式の場合、色変換層において、膜中に含有される蛍光色素が濃度消光を起こさないようにするために膜中の色素濃度を一定量以下に押さえる必要がある。
【０００５】
色素濃度を押さえつつ光変換効率を高める為には変換層の膜厚を厚くする必要があり、一般的にその膜厚は１０μｍ程度とされている。しかしながら、この膜厚はフォトリソ法でパターニングするにはかなり厚すぎる膜厚である。更に色変換層の蛍光色素が外部の光で励起してしまうのを防ぐ為に色変換層の下地に、さらに赤と緑のカラーフィルタを積層する必要がある。そのために色変換層の製造工程が複雑になってしまうという難点がある。
【０００６】
ＥＬ素子が白色に発光し、その上に赤、緑、青のカラーフィルタを重ねてフルカラー化する方法は、透過型ＬＣＤのフルカラー化の方式に良く似た方式で、構造が最も簡単で生産性が良く、ＥＬの経時変化による色ズレもないという利点があるが、この方式は白色の光源をＲＧＢに変更するために光の利用効率が他のフルカラー化方式よりも劣っている。しかし、この方式は量産時のコスト、大画面化への展開のし易さから注目されている方法である。
【０００７】
前記の有機ＥＬ素子のフルカラー化方式の内、ＥＬ素子が発光した白色の光を赤、緑、青のカラーフィルタでカラー化する方式や、ＥＬ素子が発光した青色の光を赤と緑に変換する方式は、カラーフィルタ層や色変換層を形成した基板の上にＥＬ発光層を積層する方法が一般的である。
この時、パターニングされたカラーフィルタ層や色変換層の画素間の段差の凹凸、またカラーフィルタ層や色変換層の表面の表面粗さによって上部に形成する電極や発光層が断線してしまうのを防ぐ為に、カラーフィルタ層や色変換層の上に表面を平滑化するオーバーコート層を設ける事がよく行われている。
【０００８】
更に、オーバーコート層やカラーフィルタ層、色変換層のバインダー樹脂に含まれる水分の影響で有機ＥＬ素子が劣化してしまうのを防ぐ為に、オーバーコート層の上にパッシベーション層と呼ばれるバリア層を設ける事がよく行われている。パッシベーション層は主にシリコンの窒化物、あるいは酸窒化物の膜を用いることが知られていて、この膜はＣＶＤ法、あるいはスパッタ法等で成膜する事で形成される。
【０００９】
ところで、オーバーコート層の上にパッシベーション層を形成する際にオーバーコート層の表面に微小な異物が付着していると、パッシベーション層の成膜時に異物の部分だけピンホール状に成膜不良の部分が発生し、ここからカラーフィルタ層、あるいは色変換層に含まれる水分がしみだして、この部分のＥＬ発光層にダメージを与え、ダークスポットと呼ばれる点状の非発光部を生じさせてしまう。
【００１０】
このパッシベーション層の成膜時にピンホールを生じさせないようにする為には、パッシベーション層を厚く形成したり、複数層を成膜するなどの方法が行われているが、パッシベーション層の吸収による光の透過率が低下したり、パッシベーション層の膜厚が厚くなることで膜の応力が強まってパッシベーション層にクラックが入るなどの問題が生じる。
【００１１】
また、パッシベーション層の作成プロセスを工夫する事で、オーバーコート層上に異物があってもうまく成膜することは可能であるが、異物の高さが高い場合、その部分だけパッシベーション層の高さが高くなり、その上に積層して作成する電極層や有機発光層に悪影響を及ぼす。特に有機発光層は複数の層を積相して作成することが広く行われているが、その複数の層を合わせても、膜厚は０．５μｍにも満たない非常に薄い層である。
そのため、パッシベーション層に、例えば１μｍ程度の突起が出来ていると、有機発光層の形成がうまく行われず、電極がショートしてしまうという問題も発生する。
【００１２】
一方、液晶ディスプレイは、表面に電極と配向膜、カラーフィルタなどが形成された二枚のガラス基板を、フォトリソグラフィ法などにより基板上に形成されたフォトスペーサや、基板上に撒かれたスペーサビーズなどを介して適切な隙間を空けて貼り合わせ、その隙間に液晶材料を注入して作成される。一般的にその２枚のガラス基板がなす隙間（セルギャップ）は５μｍ程度であるが、近年、液晶ディスプレイの高画質化に伴い、セルギャップは小さくなる傾向にある。
【００１３】
ところで、カラーフィルタ基板上に異物が存在していると、そのカラーフィルタ基板上に透明導電膜による電極を作成する際に、その部分だけ電極が盛り上がって形成され、その高さがセルギャップよりも大きいと、対向電極に接してしまい、ショートの原因になる。
また、液晶の駆動方式がＩＰＳ方式等、カラーフィルタ上に透明電極を形成しない液晶パネルの方式もあるが、この場合でも、カラーフィルタ上に異物などの突起が存在すると、その部分だけ液晶分子の配向に影響を及ぼしてしまう。
【００１４】
上述のような液晶パネルや有機ＥＬパネルの作成時に不良を発生させないためには、カラーフィルタ基板の検査を行って異物が存在する基板を排除又は欠陥部の修正を行う必要がある。
【００１５】
一般に、カラーフィルタの異物及び欠陥の検査は、カラーフィルタ基板を検査装置のステージ上に載置して、基板上方に配した光源から照明を行うか、又は光源を基板下方に配して透過照明を行い、ＣＣＤカメラなどによりカラーフィルタ基板を上方から基板を移動或いはカメラをスキャニングさせながら撮影し、画像処理を行い撮りこんだ画像から欠陥
部を抽出することで欠陥情報として出力する。
【００１６】
ところで、上述のようにカラーフィルタ基板の画像を基板の真上から取り込むと、カラーフィルタ基板上に異物又は欠陥が存在した場合、検査装置によって異物又は欠陥を検出できても、その基板水平方向のサイズしか認識出来ず、高さ方向のサイズは認識することが出来ない。
【００１７】
そのため、カラーフィルタ基板の高さ方向に関する欠陥の判定を行うためには、まず、上記の検査によって基板水平方向にある値以上のサイズを持つ欠陥を検出した後、その基板のレビューを行い、レビューの際に検出された異物又は欠陥１箇所毎に、その異物又は欠陥の高さ方向の測定を行う必要がある。
この高さ方向の測定には一般的な表面測定の手段、例えば、触針式の段差計やレーザ顕微鏡、干渉顕微鏡、原子間力顕微鏡などを用いることが可能であるが、検出された欠陥の１箇所毎に高さの測定を行わなければならず、非常に手間がかかる。
【００１８】
一方、上記の方法で異物の高さ又は欠陥の深さの計測を行うために、検査装置により認知されたカラーフィルタ基板上の全ての欠陥を出力させてしまうと、光学検出素子におけるノイズに起因する擬似欠陥も含めて、その欠陥数が膨大になってしまい、レビュー時の高さ測定がさらに煩雑になってしまう。
そのため、はじめに検査装置により検出しなければならない欠陥のサイズを設定する必要がある。この場合、検出すべき欠陥の水平方向のサイズを小さく設定するとレビュー時に高さ測定を行わなければならない欠陥数が増大してしまい、検出すべき欠陥の水平方向のサイズを大きく設定すると、欠陥の水平方向のサイズが小さいにもかかわらず、高さを有するような異物または欠陥については検出をすることが出来ない。
【特許文献１】特開２００３−３１５５２７号公報
【特許文献２】特開平８−１４５８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、斯かる問題に鑑みてなされたものであり、例えば、有機ＥＬ素子におけるオーバーコート層上に付着した異物、欠陥（ピンホール）、液晶ディスプレイにおけるカラーフィルタ基板上に付着した異物、欠陥（ピンホール）など、基板上の異物及び欠陥（ピンホール）、異物の高さ、欠陥（ピンホール）の深さを効率的に検出することが可能な異物及び欠陥検査装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、基板上に付着した異物及び欠陥の検出を行う検査装置において、
１）基板の法線に対し、光軸を角度θ（０°＜θ＜２０°）傾けた入射光を基板に照射する光源であって、入射光が基板面で反射される点（Ｐ）で、反射光の光軸に垂直な、下記ピンホールに対応した共焦点面に入射光の焦点を合わせる光源、
２）基板面からの反射光を集光する、該反射光の光軸上に配置された共焦点の光学系を有する対物レンズ、
３）入射光が基板面で反射される点（Ｐ）と、光学的に共役な位置に配置されたピンホール、
４）該ピンホールを通過した反射光を検出する、反射光の光軸に垂直な光学検出素子、
５）上記基板の法線に対し、光軸を角度θ（０°＜θ＜２０°）傾けた方向をｘ軸方向とし、ｘ軸方向へ基板を移動又は入射光をスキャンさせる機構、
を具備することを特徴とする異物及び欠陥検査装置である。
【００２１】
また、本発明は、上記発明による異物及び欠陥検査装置において、前記入射光が基板面で反射される点（Ｐ）を通るｘ軸方向の軸をｘ軸とし、点（Ｐ）で基板面上をｘ軸と直交する軸をｙ軸とした際に、
１）光学検出素子の検出面にてｙ軸方向に線状に現れる検出光のピーク（ｐｋ１）を、点（Ｐ）に位置する基板面上の位置と認知し、
２）該検出面のｘ軸方向にて点状に現れる検出光のピーク（ｐｋ２）を、異物又は欠陥と認知し、
３）基板の移動又は入射光のスキャンによって、異物又は欠陥からの反射光による検出光のピーク（ｐｋ２）がデフォーカスの黒点へと変化して、黒点が上記検出光のピーク（ｐｋ１）中に重なった位置をもって、異物又は欠陥の基板面上の位置と認知し、
４）上記検出光のピーク（ｐｋ２）が検出面の入射光側にある場合には、異物又は欠陥を異物と識別し、また、検出面の反射光側にある場合には、異物又は欠陥を欠陥と識別し、異物及び欠陥の基板面上の位置を算出する手段を具備することを特徴とする異物及び欠陥検査装置である。
【００２２】
また、本発明は、上記発明による異物及び欠陥検査装置において、前記入射光が基板面で反射される点（Ｐ）を通るｘ軸方向の軸をｘ軸とし、点（Ｐ）で基板面上をｘ軸と直交する軸をｙ軸とした際に、
１）光学検出素子の検出面にてｙ軸方向に線状に現れる検出光のピーク（ｐｋ１）を、点（Ｐ）に位置する基板面上の位置（Ｑ）と認知し、
２）該検出面のｘ軸方向にて点状に現れる検出光のピーク（ｐｋ２）を、異物又は欠陥の位置（Ｒ）と認知し、
３）検出面での検出光のピーク（ｐｋ１）の位置と検出光のピーク（ｐｋ２）の位置の差（Ｌ）を求め、
４）下記に表される数式（１）により、基板面上の位置（Ｑ）と異物又は欠陥の位置（Ｒ’）の差（Ｍ）を算出し、差（Ｍ）をもって、基板面上の位置（Ｑ）から異物又は欠陥の基板面上の位置（Ｒ’）までの距離と認知し、
５）上記検出光のピーク（ｐｋ２）が検出面の入射光側にある場合には、異物又は欠陥を異物と識別し、また、検出面の反射光側にある場合には、異物又は欠陥を欠陥と識別し、異物及び欠陥の基板面上の位置を算出する手段を具備することを特徴とする異物及び欠陥検査装置である。
Ｍ＝Ｌ・ｃｏｓθ        ・・・・・・・・・（１）。
【００２３】
また、本発明は、上記発明による異物及び欠陥検査装置において、前記入射光が基板面で反射される点（Ｐ）を通るｘ軸方向の軸をｘ軸とし、点（Ｐ）で基板面上をｘ軸と直交する軸をｙ軸とした際に、
１）光学検出素子の検出面にてｙ軸方向に線状に現れる検出光のピーク（ｐｋ１）を、点（Ｐ）に位置する基板面上の位置（Ｑ）と認知し、
２）該検出面のｘ軸方向にて点状に現れる検出光のピーク（ｐｋ２）を、異物又は欠陥の位置（Ｒ）と認知し、
３）検出面での検出光のピーク（ｐｋ１）の位置と検出光のピーク（ｐｋ２）の位置の差（Ｌ）を求め、
４）下記に表される数式（２）により、基板面と異物又は欠陥上面の高さの差（Ｈ）を算出し、
５）上記検出光のピーク（ｐｋ２）が検出面の入射光側にある場合には、異物又は欠陥を異物と識別し、高さの差（Ｈ）に＋符号を与えて異物の高さと認知し、また、検出面の反射光側にある場合には、異物又は欠陥を欠陥と識別し、高さの差（Ｈ）に−符号を与えて欠陥の深さと認知し、
異物の基板面上の高さ、及び欠陥の基板面上の深さを算出する手段を具備することを特徴
とする異物及び欠陥検査装置である。
Ｈ＝Ｌ・ｓｉｎθ        ・・・・・・・・・（２）。
【００２４】
また、本発明は、上記発明による異物及び欠陥検査装置において、前記異物及び欠陥の検出数、前記数式（２）により算出された高さ／深さの値が、予め設定された判定式を満たすか否かを判定する手段を具備することを特徴とする異物及び欠陥検査装置である。
【００２５】
また、本発明は、上記発明による異物及び欠陥検査装置において、前記基板を移動又は入射光をスキャンし、基板と入射光との相対位置が順次更新される際に、光学検出素子の検出面のｘ軸方向にて点状に現れる検出光のピーク（ｐｋ２）の位置と強度が、ある周期をもって規則的に変化をする場合、該変化をもって基板の正規のパターンであると判定する手段を具備することを特徴とする異物及び欠陥検査装置である。
【００２６】
また、本発明は、上記発明による異物及び欠陥検査装置において、前記基板を移動又は入射光をスキャンし、基板と入射光との相対位置が順次更新される際に、光学検出素子の検出面にてｙ軸方向に線状に現れる検出光のピーク（ｐｋ１）が、上記基板の移動又は入射光のスキャンに連動して検出面をｘ軸方向にシフトする場合、該シフトをもって基板面のうねりであると判定する手段を具備することを特徴とする異物及び欠陥検査装置である。
【００２７】
また、本発明は、上記発明による異物及び欠陥検査装置において、前記検出光のピーク（ｐｋ１）が、基板の移動又は入射光のスキャンに連動して検出面をｘ軸方向にシフトしたシフト距離（Ｌ’）を求め、
１）下記に表される数式（３）により、基板面のうねりの高さ（Ｈ’）を算出し、
２）検出光のピーク（ｐｋ１）のシフトが検出面の入射光側である場合には、うねりの方向は基板面の上方方向であると識別し、検出光のピーク（ｐｋ１）がシフトを開始する前の前記数式（２）により算出された異物の高さの値に、高さ（Ｈ’）の減算補正を行い、基板の基準面からの正しい異物の高さを算出し、
検出光のピーク（ｐｋ１）のシフトが検出面の反射光側である場合には、うねりの方向は基板面の下方方向であると識別し、検出光のピーク（ｐｋ１）がシフトを開始する前の前記数式（２）により算出された異物の高さの値に、高さ（Ｈ’）の加算補正を行い、基板の基準面からの異物の正しい高さを算出する手段を具備することを特徴とする異物及び欠陥検査装置である。
Ｈ’＝Ｌ’・ｓｉｎθ        ・・・・・・・・・（３）。
【００２８】
また、本発明は、上記発明による異物及び欠陥検査装置において、前記入射光がレーザ光であることを特徴とする異物及び欠陥検査装置である。
【００２９】
また、本発明は、上記発明による異物及び欠陥検査装置において、前記レーザ光を視野内でスキャンさせることを特徴とする異物及び欠陥検査装置である。
【００３０】
また、本発明は、上記発明による異物及び欠陥検査装置において、前記基板を移動又は入射光をスキャンし、基板と入射光との相対位置が順次更新される際に、光学検出素子の検出面にはｙ軸方向に線状に現れる検出光のピーク（ｐｋ１）のみが現れ、且つ異物又は欠陥のデフォーカの黒点が検出光のピーク（ｐｋ１）中に重なった場合、
１）検出光のピーク（ｐｋ１）中への黒点の重なりが入射光側からであれば、異物又は欠陥は異物と識別し、また、検出光のピーク（ｐｋ１）中への黒点の重なりが反射光側からであれば、異物又は欠陥は欠陥と識別し、
２）検出面での検出光のピーク（ｐｋ１）の位置から、入射光側のｘ軸方向の検出面端（視野端）までの距離（Ｌ’’）を求め、又は、検出面での検出光のピーク（ｐｋ１）の位
置から、反射光側のｘ軸方向の検出面端（視野端）までの距離（Ｌ’’’）を求め、
３）下記に表される数式（５）又は数式（６）により、高さ（Ｈ’’）又は深さ（Ｈ’’’）を算出し、
４）異物の高さは高さ（Ｈ’’）よりも高い、又は、欠陥の深さは深さ（Ｈ’’’）よりも深いと認知する手段を具備することを特徴とする異物及び欠陥検査装置である。
Ｈ’’＝Ｌ’’・ｓｉｎθ        ・・・・・・・・・（４）。
Ｈ’’’＝Ｌ’’’・ｓｉｎθ        ・・・・・・・（５）。
【００３１】
また、本発明は、上記発明による異物及び欠陥検査装置において、前記基板を取り替えて別な基板の検査を行う際、スキャン前に、ステージ上の別な基板面と共焦点面との交点を光学検出素子の検出面で認知し、該交点の検出面での位置を検出面の予め設定された基準位置に合わせる、検出光学系と基板との距離の調節機構を具備することを特徴とする異物及び欠陥検査装置である。
【００３２】
また、本発明は、上記発明による異物及び欠陥検査装置において、前記基板を移動又は入射光をスキャンする際に、光学検出素子の検出面にてｙ軸方向に線状に現れる検出光のピーク（ｐｋ１）のｘ軸方向の位置が、予め設定された位置範囲を越えて変位している場合には、該変位を予め設定された位置範囲内に戻す、検出光学系と基板との距離の調節機構を具備することを特徴とする異物及び欠陥検査装置である。
【００３３】
また、本発明は、上記発明による異物及び欠陥検査装置において、前記基板を移動又は入射光をスキャンする際に、基板面の高さが、基板を移動又は入射光をスキャンする方向と垂直な方向で急激に変化する箇所がある場合には、該箇所を予め設定しておくことにより、該箇所毎に基板の移動又は入射光のスキャンを中断し、光学検出素子の検出面にてｙ軸方向に線状に現れる検出光のピーク（ｐｋ１）の検出面での位置を検出面の予め設定された基準位置に合わせ、基板の移動又は入射光のスキャンを再開する検出光学系と基板との距離の調節機構を具備することを特徴とする異物及び欠陥検査装置である。
【００３４】
また、本発明は、上記発明による異物及び欠陥検査装置において、前記基板を移動又は入射光をスキャンする際に、基板面の高さが、基板を移動又は入射光をスキャンする方向と平行な方向で急激に変化する箇所がある場合には、該箇所を予め設定しておくことにより、該箇所毎に基板の移動又は入射光のスキャンを中断し、光学検出素子の検出面にてｙ軸方向に線状に現れる検出光のピーク（ｐｋ１）の検出面での位置を検出面の予め設定された基準位置に合わせ、基板の移動又は入射光のスキャンを再開する検出光学系と基板との距離の調節機構を具備することを特徴とする異物及び欠陥検査装置である。
【００３５】
また、本発明は、上記発明による異物及び欠陥検査装置において、前記基板の任意の箇所を非検査領域として設定する手段を具備することを特徴とする異物及び欠陥検査装置である。
【００３６】
また、本発明は、上記発明による異物及び欠陥検査装置において、前記基板がフラットパネルディスプレイ用の基板であることを特徴とする異物及び欠陥検査装置である。
【００３７】
また、本発明は、上記発明による異物及び欠陥検査装置において、前記基板がカラーフィルタ基板であることを特徴とする異物及び欠陥検査装置である。
【発明の効果】
【００３８】
本発明は、１）基板の法線に対し、光軸を角度θ（０°＜θ＜２０°）傾けた入射光を基板に照射する光源であって、入射光が基板面で反射される点（Ｐ）で、反射光の光軸に垂直な、下記ピンホールに対応した共焦点面に入射光の焦点を合わせる光源、２）基板面
からの反射光を集光する、該反射光の光軸上に配置された共焦点の光学系を有する対物レンズ、３）入射光が基板面で反射される点（Ｐ）と、光学的に共役な位置に配置されたピンホール、４）該ピンホールを通過した反射光を検出する、反射光の光軸に垂直な光学検出素子、５）上記基板の法線に対し、光軸を角度θ（０°＜θ＜２０°）傾けた方向をｘ軸方向とし、ｘ軸方向へ基板を移動又は入射光をスキャンさせる機構を具備する異物及び欠陥検査装置であるので、基板上の異物及び欠陥（ピンホール）、異物の高さ、欠陥の深さを効率的に検出することが可能な異物及び欠陥検査装置となる。
【００３９】
また、本発明は、上記異物及び欠陥検査装置において、検出光のピーク（ｐｋ１）が、基板の移動又は入射光のスキャンに連動して検出面をｘ軸方向にシフトしたシフト距離（Ｌ’）を求め、１）前記数式（３）により、基板面のうねりの高さ（Ｈ’）を算出し、２）検出光のピーク（ｐｋ１）のシフトが検出面の入射光側である場合には、うねりの方向は基板面の上方方向であると識別し、検出光のピーク（ｐｋ１）がシフトを開始する前の前記数式（２）により算出された異物の高さの値に、高さ（Ｈ’）の減算補正を行い、基板の基準面からの正しい異物の高さを算出し、検出光のピーク（ｐｋ１）のシフトが検出面の反射光側である場合には、うねりの方向は基板面の下方方向であると識別し、検出光のピーク（ｐｋ１）がシフトを開始する前の前記数式（２）により算出された異物の高さの値に、高さ（Ｈ’）の加算補正を行い、基板の基準面からの異物の正しい高さを算出する手段を具備するので、実際の基板にて基板自身のうねりや、基板上に形成されたパターンの膜厚のうねりなどが存在していても、このｚ軸方向のうねりの高さの値を補正し異物の高さを正確に求めることが可能になる。
【００４０】
また、本発明は、上記異物及び欠陥検査装置において、基板を取り替えて別な基板の検査を行う際、スキャン前に、ステージ上の別な基板面と共焦点面との交点を光学検出素子の検出面で認知し、該交点の検出面での位置を検出面の予め設定された基準位置に合わせる、検出光学系と基板との距離の調節機構を具備するので、検査基板を取り替えて複数の基板を検査する場合に、基板毎に基板自身の厚みや、基板上に形成されたパターンの厚みに僅かなながらもバラツキが生じていても、基板ごとのｚ軸方向のバラツキによらず、常に最適な検出系をもって検査を行うことが可能である。
【００４１】
また、本発明は、上記異物及び欠陥検査装置において、基板を移動又は入射光をスキャンする際に、光学検出素子の検出面にてｙ軸方向に線状に現れる検出光のピーク（ｐｋ１）のｘ軸方向の位置が、予め設定された位置範囲を越えて変位している場合には、該変位を予め設定された位置範囲内に戻す、検出光学系と基板との距離の調節機構を具備するので、基板中のうねりによって、検出可能な異物の高さの限界または欠陥（ピンホール）の深さの限界が小さくなることはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下に、本発明による異物及び欠陥検査装置を詳細に説明する。
図１は、本発明による異物及び欠陥検査装置の模式図である。図１に示すように、異物及び欠陥検査装置は、ステージ上に配された基板１０５の法線に対して角度θ（０°＜θ＜２０°）だけ光軸を傾けた光源１０１から、検査用の入射光２０１を当て、基板１０５からの反射光２０３を、その光軸上に配置された共焦点の光学系を有する対物レンズ１０２で集光し、光学検出素子１０４で検出する機構を備えている。
反射光２０３は、入射光２０１が前記基板に当たる点Ｐと光学的に共役な位置に配置されたピンホール１０３を通過し、光学検出素子１０４に達する。
【００４３】
図２は、図１の視野１０６を拡大した模式図である。対物レンズ１０２を挟んで、ピンホール１０３と、点Ｐで基板１０５と交差した反射光２０３に垂直な面２０４は光学的に共役になっている（以降、面２０４を共焦点面と呼ぶ）。
点Ｐは、入射光２０１ａと反射光２０３ａの交点、すなわち、この位置に物体があると入射光２０１ａを反射光２０３ａとして正反射させる点である。
また、光源からの入射光２０１は、この共焦点面２０４上でフォーカスされている。このとき、視野１０６（図２）において、上記共焦点面２０４は基板面１０５に対してθだけ反射光２０３側に傾斜しており、共焦点面２０４は点Ｐにおいて基板面１０５と交差している。
【００４４】
この場合、入射光２０１で検査される視野１０６の中で点Ｐを通る入射光２０１ａは、共焦点面２０４上でフォーカスされていることになり、点Ｐ上の基板１０５上で反射したその反射光２０３ａは対物レンズ１０２を通してピンホール１０３上で再度フォーカスし、ピンホール１０３を通過して光学検出素子１０４上で検出される。
【００４５】
一方、入射光２０１の中で点Ｐを通らない光２０１ｂや２０１ｃは反射面である基板１０５上でデフォーカスの状態になり、これらの光の反射光２０３ｂ、２０３ｃはピンホール１０３上でもデフォーカスになり、反射光２０３ｂ、２０３ｃはピンホール１０３で遮断される為、光学検出素子では検出されない。
【００４６】
そのため、光学検出素子１０４上には、点Ｐにある基板面上の、点Ｐで直交する直線（以降ｙ軸と呼ぶ）上からの反射光のみが検出されることになる。従って、光学検出素子１０４で得られる画像は図３中、ａのようになり、ｙ軸上で得られるｘ軸方向の検出強度Ｉ分布は図３中、ｂのようになる。
【００４７】
また、この検査装置は、少なくともｘ軸方向にスキャンすることが可能なようになっている。図４のようにスキャン（図４中、白太矢印で示すように、ｘ軸の左側に基板１０５を移動させることにする）中に、基板１０５上に異物又は欠陥が存在した場合、それが突起状の異物であると、位置３１において、異物３０１の上面が共焦点面２０４と重なったときに、光源からの入射光のうち、異物３０１に照射された入射光２０１ｆは異物上でフォーカスされ、その反射光２０３ｆはピンホール１０３を通過して光学検出素子１０４で検出される。
【００４８】
図５中、ａに示すように、このとき光学検出素子１０４上で検出される光は、点Ｐでｘ軸に直交するｙ軸上からの反射光２０３ｄと、位置３１における異物３０１からの反射光２０３ｆである。そして検出強度Ｉ分布は図５中、ｂのようになる。
図５中、ａに示すように、点Ｐからの反射光２０３ｄ以外の反射光が光学検出素子１０４の検出面で入射光側にある場合には、その異物又は欠陥は異物であると識別される。また、後述のように、その反射光が光学検出素子１０４の検出面で反射光側にある場合には、その異物又は欠陥は欠陥（ピンホール）であると識別される。また、光学検出素子１０４は基板面に対してθだけ傾いているので、検出画像はｘ軸方向にｃｏｓθ倍圧縮された形になっている。
【００４９】
図６のように、さらに基板１０５が移動されて位置３２に来たとき、異物３０１に照射される入射光２０１ｇは異物３０１の上面が共焦点面２０４から外れているため、異物３０１上でデフォーカスｇになり、その反射光２０３ｇはピンホール１０３で遮断され、図７中、ａのように光学検出素子１０４で検出されない。すなわち、光学検出素子１０４は異物の上面が共焦点面２０４上にあるときにのみ、異物の上面を検出することが出来る。
【００５０】
図８に示すように、この状態からさらに基板１０５をｘ軸方向（図７中左方）に移動させて異物３０１が点Ｐと同じ位置である位置３３に到達した場合、これまでの点Ｐからの反射光はなくなる。点Ｐ（位置３３）からの反射光は異物３０１によってデフォーカスｄになり、対物レンズ１０２とピンホール１０３を通過して光学検出素子１０４で検出され
なくなる。そのため、図９中、ａのように、検出面ではこれまで検出されてきたｙ軸の中に異物３０１が欠点として認識される。よって、検出された異物３０１の基板上の位置、すなわち、図９に示す位置３３をもって、基板上の異物の位置として認識、出力することが可能となる。
【００５１】
上述のように、異物の上面を検出した位置は、点Ｐを通るｚ軸に対して入射光２０１の存在する側（図５では右側）であるとしたが、これが図１０のようにｚ軸に対して反射光２０３の存在する側（図５では左側）の位置３４で検出した場合、共焦点面２０４は位置３４においてｚ軸方向で基板１０５よりも低い位置に存在することになる。このような場合、光学検出素子１０４上で検出される画像は図１１中、ａのようになり、位置３４で検出した異物又は欠陥（ピンホール）３０４は欠陥（ピンホール）であると識別される。
また、検出された欠陥（ピンホール）３０４の位置３４は、図９に示す位置３３をもとに算出することが可能となる。
尚、ｚ軸は、点Ｐにてｘ軸とｙ軸の交点上の、ｘ軸とｙ軸のなす面に垂直な軸を指している。
【００５２】
また、図５に示すように、光学検出素子１０４上で検出される光、点Ｐでｘ軸に直交するｙ軸上からの反射光２０３ｄと、位置３１における異物３０１からの反射光２０３ｆの、検出面での距離から異物又は欠陥の基板上の位置を算出することが可能である。
すなわち、図５に示すように、光学検出素子上で検出された該距離をＬ、基板１０５上での該距離（ＱＲ’間）をＭとすると、基板１０５に対し光学検出素子１０４もまたθだけ傾いているので、ＬとＭとは数式（１）の関係になる。
Ｍ＝Ｌ・ｃｏｓθ          ・・・・・・・・・（１）。
【００５３】
また、図５中、ａに示す、光学検出素子１０４上で検出される点Ｐからの反射光以外の、検出面に点状に現れる検出光のピーク（ｐｋ２）の面積をもって異物の面積を算出することが可能である。
同様に、図１１中、ａに示す、点Ｐからの反射光以外の、検出面に点状に現れる検出光のピーク（ｐｋ２）の面積をもって欠陥の面積を算出することが可能である。
【００５４】
すなわち、反射光の光軸２０３に垂直である光学検出素子１０４は基板１０５に対してθだけ傾いているので、光学検出素子１０４の検出面のｘ軸方向で検出される面積（Ｓ’）は、ｘ軸方向でｃｏｓθ倍圧縮されている。しかし、θは７°〜５°程度が好適であるので、異物又は欠陥の基板上での面積（Ｓ）は便宜的にＳ≒Ｓ’とみなせる。
【００５５】
さらに異物又は欠陥の水平方向のサイズが十分大きい場合、光学検出素子で検出されるｙ軸の反射光の、ｘ軸方向の幅よりも異物又は欠陥によって生じる欠点が大きくなることもあり得るが、この場合、基板１０５は移動しているので、欠点のサイズは順次更新され、これを移動方向で重ね合わせることにより欠点の光学検出素子１０４上での面積が求まる。
【００５６】
また、基板上の異物３０１を、ｘ軸方向に基板と共に移動させた場合、位置３１において異物の頂点を認識することが可能である。図５に示すように、位置３１における共焦点面２０４と基板１０５のｚ軸方向の距離、即ち異物の高さＨは、基板上での位置３１と点Ｐ（位置３３）の距離がＭであるので、異物の高さＨとは下記に表される数式（６）の関係にあり、光学検出素子で検出されたピーク間の距離をＬとすれば、ＨとＬの間には下記に表される数式（２）で表される関係になる。これにより異物の高さを算出することが可能である。
Ｈ＝Ｍ・ｔａｎθ        ・・・・・・・・（６）。
Ｈ＝Ｌ・ｓｉｎθ        ・・・・・・・・（２）。
【００５７】
また、同様に、図１１に示すように、距離Ｌに負の符号を与えることで、数式２により欠陥（ピンホール）の深さを算出することが可能である。
【００５８】
上述の場合において、これまでは基板１０５をｚ軸に対して入射光２０１の存在する側からｚ軸に対して反射光２０３の存在する側（図１中では左の方向）に移動させたが、これを逆の方向に移動させて検査しても何ら問題はない。
【００５９】
上述のように計算することで基板１０５上の異物の基板上における位置と面積、更に異物の高さを検出することが可能である。この場合、スキャン長を基板１０５のｘ軸方向の一方の端部から他の端部までに設定し、ｙ軸方向に関してはｘ軸方向のスキャンが１回終わる毎に基板１０５と検査光学系のｙ軸方向の位置を更新して再度ｘ軸方向にスキャンする、あるいは複数の検査光学系を用いてスキャンを行う、あるいは前記２つの方法を組み合わせることで、基板１０５の全面に対して検査を行うことが可能であることは言うまでもない。
【００６０】
更に、検出された異物の位置と異物数、面積、異物の高さを統計し、その異物数、面積、高さに関して、予め設定された判定式を満たすかどうかの判定を行う手段と判定結果の出力手段を備えていれば、検査を行った基板に対し、合否判定や、レビュー機、欠陥修正機への基板の欠陥情報の提供が可能になり、検査を効率良く行うことが可能である。また、前記判定を行う手段としては広く一般に使用されるコンピュータなどを用いることが可能である。
【００６１】
検査される基板がカラーフィルタ基板などの場合、基板上にＲＧＢの画素マトリクスやフォトスペーサ等が形成されている。この場合、基板表面には規則的な高さの変化が生じる。そのためこの基板をスキャンさせて検査を行うと光学検出素子上には、ある周期をもった規則的な反射光が検出されるが、規則的な反射光の検出は該基板の正規のパターンであると判定を行うことで、反射光を異物として判定することがなくなる。
【００６２】
これまでの場合、基板１０５は特に断わることなく幾何的に平面であると仮定していたが、実際の基板には基板自身のうねりや、該基板上に形成されたパターンの膜厚のうねりなどが存在する。このような場合、基板１０５の表面の検査光学系に対する距離がスキャン中に変化するため、基板１０５面と共焦点面２０４の交点のｘ軸方向の位置は、前記点Ｐからずれたものになる。
すなわち、基板の位置が順次更新される毎に、この交点の位置は連続的に変化する。基板１０５が移動されて基板１０５と検査光学系の相対位置が順次更新される際に、基板１０５と共焦点面２０４が交差する線のｘ軸方向の位置がスキャンに順じて連続的に変位する場合、該基板の表面のうねりであると判定を行うことにより、該基板のうねりを検出することが可能である。
【００６３】
本来、実際の基板や基板上に形成されたパターンの膜厚には少なからずのうねりが存在する。うねり自身の高さが小さく、うねりの傾きも緩やかであれば、これはパネル作成時にショートなどの不良を引き起こさない。しかしながら、基板にうねりがある場合、その上に存在する異物の高さを正確に求める際に誤差が発生する。
【００６４】
基板１０５面にうねりがなく平坦であれば、前記図５中、ａに示すように、光学検出素子１０４上で検出される光は、点Ｐでｘ軸に直交するｙ軸上からの反射光２０３ｄと、位置３１における異物３０１からの反射光２０３ｆである。
この際には、基板１０５面が平坦であるので、基板を更に移動させても点Ｐからの反射光２０３ｄの、光学検出素子１０４の検出面での検出光のピーク（ｐｋ１）の位置は静止し
ており、ｘ軸方向へのシフトはない。
【００６５】
一方、基板１０５面にうねりが有る場合には、図１２（イ）に示すように、点Ｐ（位置３７）では、基板１０５は未だ平坦な部分であるので、光学検出素子１０４の検出面で検出される光は、点Ｐ（位置３７）での基板１０５からの反射光、すなわち、検出光のピーク（ｐｋ１）と、異物３０５からの反射光である検出光のピーク（ｐｋ３）である。
しかし、異物３０５の上面が検出された位置３５から、基板１０５を図１２中左方向に移動させたときには、符号Ｕで示すうねり部分は、図１２（イ）中の位置３７に達する前に共焦点面２０４と交わってしまう。
【００６６】
従って、光学検出素子１０４の検出面で検出される検出光のピーク（ｐｋ１）の位置は、本来の点Ｐ（位置３７）の位置、すなわち、例えば、検出面でのｘ軸方向の中央部から図１２中右方向へシフトを開始する。
基板１０５の移動を継続し、光学検出素子１０４の検出面でこの検出光のピーク（ｐｋ１）のシフトが停止した時点が、すなわち、うねりが安定した時点である。
【００６７】
図１２（ロ）では、位置３６において光学検出素子１０４の検出面で検出光のピーク（ｐｋ１）のシフトが停止したことを示している。光学検出素子１０４の検出面における、位置３７での検出光のピーク（ｐｋ１）から位置３６での検出光のピーク（ｐｋ１）へのピークのシフト量をＬ’とすると、位置３６で算出される高さは、下記に表される数式（３）で求められる高さＨ´分だけ高さがずれることになる。
Ｈ’＝Ｌ’・ｓｉｎθ        ・・・・・・・・（３）。
【００６８】
図１２（ロ）の位置３６が点Ｐ（位置３７）に対し入射光側（図１２中右側）にずれたときにはうねりはｚ軸方向に高くなっていて、逆に、反射光側（図１２中左側）にずれたときにはうねりはｚ軸方向に低くなっている。
本発明によれば、このｚ軸方向のうねりの高さの値を補正することができるので、基板にうねりが存在していても異物の高さを正確に求めることが可能になる。
【００６９】
本発明に用いられる光源は、本発明の光学系に適用できる光源であれば特に問わないが、分解能の点からスキャンを行うレーザ光が好ましい。レーザ光をスキャンさせる手段としてはガルバノミラーやポリゴンミラー、音響光学素子などを用いることが可能である。
【００７０】
本発明において、検査光学系は有限の視野を有しているが、図１３（イ）のように視野１０６のｘ軸方向に対する検出面端部（視野端部）である位置２８において、異物３０６が存在してる場合に、異物３０６の高さＨ３６が点Ｐ（位置２５）と位置２８の検出面でのｘ軸方向の距離Ｌ´´をもとに数式（４）で計算される値Ｈ´´よりも高い場合（Ｈ３６＞Ｈ´´）、異物３０６が位置２８から点Ｐ（位置２５）、位置２９と移動してスキャンされても、異物３０６の上面は共焦点面２０４と交わらないので光学検出素子１０４には異物３０６の上面は検出されない。
Ｈ’’＝Ｌ’’・ｓｉｎθ        ・・・・・・・・・（４）。
【００７１】
同様に欠陥（ピンホール）３０７が位置２９に来た時点で、位置２９と点Ｐ（位置２５）の検出面でのｘ軸方向の距離Ｌ´´´をもとに数式（６）で計算される値Ｈ´´´よりも欠陥（ピンホール）３０７の深さＨ３７が深い場合、欠陥（ピンホール）３０７の底面は位置２８から点Ｐ（位置２５）、位置２９とスキャンされても共焦点面２０４と交わらないので光学検出素子１０４には欠陥（ピンホール）の底面は検出されない。
Ｈ’’’＝Ｌ’’’・ｓｉｎθ        ・・・・・・・（５）。
【００７２】
しかしながら、図１３（ロ）のように、異物３０６又は欠陥（ピンホール）３０７が点
Ｐ（位置２５）の位置に来た場合、点Ｐ（位置２５）で通常反射し、光学検出素子１０４にて検出されるはずの反射光の線が、異物３０６又は欠陥（ピンホール）３０７によって遮られるため、その時点で点Ｐ（位置２５）に異物３０６又は欠陥（ピンホール）３０７の存在を検出することが可能である。
本発明においては、図１３（ロ）に示す光学検出素子１０４の検出面の検出光のピーク（ｐｋ１）中に、異物又は欠陥のデフォーカスによる黒点が検出されるまでの基板１０５の移動量、すなわち、検出面の視野両端部からの距離によって、Ｈ´´’以上の高さをもつ異物か、又はＨ´´´以上の深さをもつ欠陥（ピンホール）が存在していると判定をおこなうことが可能である。
【００７３】
本発明により提供される検査装置は、検査基板を取り替えて複数の基板を検査することが可能であるが、同じ仕様で作成された基板でも、基板毎に基板自身の厚みや、基板上に形成されたパターンの厚みに僅かなながらもバラツキが生じている。そこで本発明によれば、ステージ上にセットされた、図２に示す基板１０５と共焦点面２０４との交点をスキャン前に認知し、該交点の位置を視野中の予め設定された基準の位置に合わせるように光学検出系と基板１０５との距離を変化させることが可能な機構を有している。
【００７４】
このため、本発明が提供する検査機は、基板ごとのｚ軸方向のバラツキによらず、常に最適な検出系をもって検査を行うことが可能である。光学検出系と基板１０５との距離を変化させることが可能な方法としては、光源１０１と、反射光を検出する対物レンズ１０２、ピンホール１０３、光学検出素子１０４とを有する検出部にピエゾ素子やボールネジなどによる駆動機構を設けるなどの方法があるが、これに限定されるものではない。
【００７５】
上述した基板中のうねりによって、基板１０５と焦点面２０４との交点のｘ軸方向の位置には変化が発生するが、その変位が大きいと検出面で交点から視野端部までの距離が短くなる、すなわち、検出可能な異物の高さの限界またはピンホールの深さの限界が小さくなる。そこで本発明によれば、予め設定された位置範囲を超えて、基板１０５と焦点面２０４との交点のｘ軸方向の位置が変化する場合には、その変位がはじめに設定された基準の位置に戻るように光学検出系と基板１０５との距離を変化させることが可能な機構を有している。
【００７６】
この場合、基板１０５と焦点面２０４との交点のｘ軸方向の位置が設定された範囲を超えるように変化した場合は、はじめに設定された基準の位置に戻るようにフィードバックが行われる。光学検出系と基板１０５との距離を変化させるための方法は上述したものと同じ機構が使用可能である。
【００７７】
また、検査される基板には通常何らかのパターニングがなされており、検査する基板の仕様によっては、パターニングされている部分の基板表面とパターニングがない部分の基板表面では基板表面の高さが異なる。そこで本発明によれば、図１４のように、基板１０５上のパターン部１０７の、スキャン方向に対して垂直な方向の境界部１０８等で、該基板表面の高さがスキャン方向に対して垂直な方向に急激に変化する箇所において、予め設定された位置で、該交点の位置を検出面の予め設定された基準の位置に合わせるように光学検出系と基板１０５との距離を変化させて、基板１０５と共焦点面２０４の交点の位置を検出面の適切な場所に現れるように検出光学系と検査される基板との距離を再度調節し直し、スキャンを再開する機構を備えている。これにより、パターンによらず、常に最適な条件で検査を行うことが可能である。光学検出系と基板１０５との距離を変化させるための方法は上述したものと同じ機構が使用可能である。
【００７８】
更に、図１５のようにパターニング部１０７のスキャン方向に対して平行な方向の境界部１０９等でも、基板１０５と共焦点面２０４の交点の位置が検出面で異なる。この場合
、本発明によれば、高さの異なる部分については、その部分だけ、該交点の位置を検出面の予め設定された基準の位置に合わせるように光学検出系と基板１０５との距離を変化させて、基板１０５と共焦点面２０４の交点の位置を検出面の適切な場所に現れるように検出光学系と検査される基板との距離を再度調節し直してスキャンし直す機構を有している。これにより、パターンによらず、常に最適な条件で検査を行うことが可能である。光学検出系と基板１０５との距離を変化させるための方法は上述したものと同じ機構が使用可能である。
【００７９】
検査される基板は通常、画素マトリクス等の規則的なパターンの他に、アライメントマーク等の不規則なパターンも有していることが多い。本発明によれば、この場合、基板のスキャンによって不規則なパターンを基板の欠陥として認識しないようにするために、予め基板中に不規則なパターンがある部分等について任意に検査装置に設定しておき、該設定部分については検査判定を行わないような機構を有している。これにより、不規則なパターンを欠陥として認識することがなくなる。
【００８０】
本発明により提供される検査装置は、フラットパネルディスプレイ用の基板の異物あるいは欠陥の検査に好適であり、またカラーフィルタ基板の検査に好適であり、更には液晶ディスプレイ用カラーフィルタ基板、あるいは有機ＥＬディスプレイ用カラーフィルタ基板の検査に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明による異物及び欠陥検査装置の模式図である。
【図２】図１における視野を拡大した模式図である。
【図３】図２における反射光の、光学検出素子で得られる画像である。
【図４】基板上の異物が入射光を反射する様子を示す模式図である。
【図５】Ｐ点での基板からの反射光、異物からの反射光、光学検出素子で得られる画像及び検出強度分布の説明図である。
【図６】異物の上面が共焦点面から外れた様子を示す説明図である。
【図７】異物が図６に示す位置での光学検出素子で得られる画像である。
【図８】異物の位置がＰ点のとき、異物の上面からは反射しない様子を示した説明図である。
【図９】異物が図８に示す位置での光学検出素子で得られる画像である。
【図１０】基板上の欠陥（ピンホール）が入射光を反射する様子を示す模式図である。
【図１１】欠陥（ピンホール）が図１０に示す位置での光学検出素子で得られる画像である。
【図１２】（イ）は、うねりがＰ点に達する前の、光学検出素子で得られる画像及び検出強度分布の説明図である。（ロ）は、うねりがＰ点に達した時の、光学検出素子で得られる画像及び検出強度分布の説明図である。
【図１３】（イ）は、異物の高さが、視野端部で検出できる高さより高い場合に、反射光が得られない様子を示す説明図である。（ロ）は、異物の高さが、視野端部で検出できる高さより高い場合に、Ｐ点に達すると黒点が得られる様子を示す説明図である。
【図１４】基板上のパターン部の、スキャン方向に対して垂直な方向の境界部で、基板表面の高さが急激に変化する箇所を示す説明図である。
【図１５】基板上のパターン部の、スキャン方向に対して平行な方向の境界部で、基板表面の高さが急激に変化する箇所を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８２】
１０１・・・光源
１０２・・・対物レンズ
１０３・・・ピンホール
１０４・・・光学検出素子
１０５・・・基板
１０６・・・視野
１０７・・・パターン部
１０８、１０９・・・境界部
２０１・・・入射光
２０３・・・反射光
２０４・・・共焦点面
３０１、３０５、３０６・・・異物
３０４、３０７・・・欠陥（ピンホール）
Ｈ、Ｈ３６・・・異物の高さ
Ｈ３７・・・欠陥（ピンホール）の深さ
Ｈ’・・・うねりの高さ
Ｌ・・・光学検出素子上で検出された距離
Ｍ・・・基板上での距離
Ｐ・・・物体があると入射光を反射光として正反射させる点
Ｕ・・・うねり部分
ａ・・・光学検出素子で得られる画像
ｂ・・・光学検出素子で得られる検出強度分布
ｄ、ｇ・・・デフォーカス
ｐｋ１・・・検出面にてｙ軸方向に線状に現れる検出光のピーク
ｐｋ２、ｐｋ３・・・検出面のｘ軸方向にて点状に現れる検出光のピーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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